EP2935422B1 - Mehrschichtkörper aus polycarbonat mit hoher bewitterungsstabilität - Google Patents

Mehrschichtkörper aus polycarbonat mit hoher bewitterungsstabilität Download PDF

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EP2935422B1
EP2935422B1 EP13811197.6A EP13811197A EP2935422B1 EP 2935422 B1 EP2935422 B1 EP 2935422B1 EP 13811197 A EP13811197 A EP 13811197A EP 2935422 B1 EP2935422 B1 EP 2935422B1
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EP
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multilayer structure
layer
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polycarbonate
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Alexander Meyer
Vincenzo Taravella
Gianmaria Malvestiti
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Covestro Intellectual Property GmbH and Co KG
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Definitions

  • the present invention relates to dark multilayer bodies made from polycarbonate, which are distinguished by high weathering stability. These multi-layer bodies also have a glass-like deep gloss effect.
  • the invention also relates to a method and compositions for producing these multi-layer bodies.
  • the multilayer bodies are preferably constructed from polycarbonate or polycarbonate blends.
  • the polycarbonate blends can contain other polymers, such as elastomers or graft polymers, or other thermoplastics, such as polyester.
  • the invention also relates to the use of the multi-layer bodies according to the invention as panels for vehicle parts or as frame parts for multimedia housings.
  • multi-layer systems in particular multi-layer plastic molded parts, made of polycarbonate, which are characterized by a glass-like appearance.
  • These multi-layer bodies are particularly suitable for vehicle exterior parts. They must have an excellent surface quality, a deep gloss effect, but also excellent weathering stability.
  • Applications include frame parts for glass glazing, such as sunroofs. Due to the long service life of motor vehicles, it is particularly important in the area of high-priced automobiles that the desired high-quality color impression - here the particularly black deep gloss effect - of the material is retained over the period of use without significant losses.
  • multi-layer bodies offer many advantages over conventional materials such as glass for use in vehicles. These include, for example, increased resistance to breakage and/or weight savings, which in the case of automobiles enable greater occupant safety in traffic accidents and lower fuel consumption. Finally, materials that contain thermoplastic polymers allow a much greater freedom of design because they are easier to form.
  • thermoplastic parts which are used in motor vehicle, rail vehicle and aircraft sectors or in the infrastructure sector must also have a long service life and must not become brittle during this period. In addition, the color and gloss effect should not change or only change slightly over the service life. Furthermore, the thermoplastic parts must have sufficient scratch resistance.
  • Glass is often used as the material due to the long service life required and due to the high surface quality and the deep gloss effect. Glass is insensitive to UV radiation, has a low sensitivity to scratches and does not change its mechanical properties over long periods of time. Since inorganic oxides, such as iron oxide, are used as pigments, the color properties practically do not change, even over long periods of time. However, the use of these pigments in thermoplastic materials is not possible because it leads to degradation of the corresponding matrix.
  • thermoplastics that have both the good physical properties of thermoplastics and the high surface quality as well as the desired deep gloss effect of correspondingly black-colored glasses.
  • polymers based on polycarbonate and polymethyl methacrylate are particularly well suited for use as exterior parts for automotive applications. Because of its high toughness, polycarbonate in particular has a very good property profile for such purposes.
  • thermoplastic materials In order to improve the longevity of thermoplastic materials, it is known to provide them with UV protection and/or scratch-resistant coatings. In addition, a large number of colorants are known which have high lightfastness.
  • EP1865027 A1 discloses multilayer articles having a transparent substrate layer comprising a thermoplastic polymer, namely polycarbonate, and an anthraquinone-based colorant.
  • the amount of colorant in the polycarbonate composition is not more than 1 part by weight, preferably not more than 0.1 part by weight, based on 100 parts by weight of the composition. The document does not relate to opaque substrate layers.
  • carbon black in particular is used according to the prior art.
  • nanoscale carbon black is used in order not to negatively influence the surface quality.
  • colorants can also be used in order to modify or improve the black impression.
  • carbon black often remains the main ingredient in the formulation because of its high and consistent absorbance across all regions of the visible spectrum.
  • soot also absorbs in the UV range and is therefore an effective UV protection agent.
  • the carbon black-based thermoplastic compositions described in the prior art are only inadequately suited when an extraordinarily high weathering stability with high surface quality and a high deep gloss effect and a piano finish appearance are required.
  • the state of the art does not offer any possible solutions, in particular for deep black components with a piano lacquer-like surface for outdoor applications, which must also meet high requirements in terms of weathering performance.
  • WO2012007501 a process for the optimal incorporation of carbon black is described in order to achieve low surface defects.
  • components manufactured using this process do not have the required weathering stability.
  • black components or dark-colored components can be produced using polymer compositions which contain specific colorants.
  • JP60188450 describes dark-colored molding compounds which have low transmission in the visible range and high transmission in the IR range.
  • JP2011111589 Black components with a piano finish look made from special polycarbonate-polyester blends are in JP2011111589 described. However, other compositions are described compared to the present invention. the JP2011111589 gives no information whatsoever regarding the weathering stability of these compositions and also does not describe any multi-layer bodies.
  • Rubber-containing systems generally have a different weathering stability compared to polycarbonate.
  • soluble dyes can be used in order to achieve a high surface gloss - a kind of piano lacquer look.
  • the disadvantage of this solution is that the dyes have to be used in a relatively high concentration, which leads to problems in the painting process of the components, since the dyes present in high concentrations are easily detached from the surface of the molded part by the paint solvent. As a result, the paint solution gradually becomes colored. It is therefore important to maintain low concentrations of soluble dyes.
  • Ty light transmission
  • the object could be achieved by special multi-layer plastic moldings, which contain a substrate material with special colorants and have a UV and scratch-resistant coating. It turned out that only very specific colorant mixtures in combination with a special transparent coating layer are suitable for achieving the desired deep gloss effect and the desired weathering stability. This was all the more surprising since colorants are used which, in transparent formulations, have inadequate weathering performance
  • a molding of this type shows no discoloration and no defects in the coating layer after 5000 hours, preferably after 6000 hours of weathering.
  • the present invention relates to a multilayer structure and a method for its production according to the present claims 1 to 12.
  • the substrate layer a) consists of a polycarbonate blend containing polycarbonate and rubber-modified vinyl (co)polymers, such as ABS polymers, or polyesters, such as polyethylene terephthalate or polybutylene terephthalate.
  • a polycarbonate with a melt volume rate of 6 to 35 cm 3 /(10 min), preferably 6 cm 3 /(10 min) to 25 cm 3 /(10 min), particularly preferably 9 to 21 cm 3 /(10 min ), according to ISO 1133 (at 300 °C and 1.2 kg load).
  • the substrate layer a) preferably has a light transmission of less than 1.0%, preferably less than 0.5%, more preferably less than 0.2%, even more preferably less than 0.1% and particularly preferably 0.0%.
  • the substrate layer a) contains the following components (A) to (D): A) at least a combination of colorants of structure (1C) with at least one colorant of structures (1H), (1G), (1D) or (2).
  • the anthraquinone-based colorant of the invention having the structure (2) is:
  • Colorants of structure (2) are known, for example, under Solvent Red 52 and can be obtained from Lanxess AG under the trade name Macrolex Red 5B.
  • Anthraquinone-based colorants of structure (1C), (1H), (1G), and (1D) are:
  • the colorants of structure (1C) are available, for example, under the trade name Macrolex Green 5B from Lanxess AG.
  • Colorants of the formula (1D) are available, for example, under the trade name Macrolex Violet B from Lanxess AG.
  • the colorants of the formula (1G) are available, for example, under the trade name Macrolex Green G from Lanxess AG.
  • the colorants of the formula (1H) are available, for example, under the trade name Macrolex Violet 3R from Lanxess AG.
  • the substrate layer is free of carbon black. In a preferred embodiment, the substrate layer is free of perinone-based dyes (e.g. Structure 3).
  • the colorants are each used in concentrations of from 0.02 to 0.2% by weight, preferably from 0.05 to 0.15% by weight and particularly preferably from 0.08 to 0.13% by weight.
  • the thickness of the respective extrudate or injection molding is 0.01 mm to 10 mm, preferably 0.1 to 9 mm, particularly preferably 1 to 8 mm and very particularly preferably 2 to 6 mm.
  • the substrate layer contains mold release agents based on a fatty acid ester, preferably a stearic acid ester, particularly preferably based on pentaerythritol.
  • PETS pentaerythritol tetrastearate
  • GMS glycerol monostearate
  • 0.01% by weight to 1.0% by weight preferably 0.01% by weight to 0.50% by weight, particularly preferably 0.05% by weight to 0.40% by weight -% used one or more mold release agents.
  • the base layer optionally contains a thermal stabilizer.
  • the polymer composition of the base layer contains at least one thermal or processing stabilizer.
  • Phosphites and phosphonites as well as phosphines are particularly suitable. Examples are triphenyl phosphite, diphenylalkyl phosphite, phenyldialkyl phosphite, tris(nonylphenyl) phosphite, trilauryl phosphite, trioctadecyl phosphite, distearylpentaerythritol diphosphite, tris(2,4-di-tert-butylphenyl) phosphite, diisodecylpentaerythritol diphosphite, bis(2,4-di-tert-butylphenyl) pentaerythritol diphosphite, bis(2,4-di-cumylphenyl)pentaerythritol diphosphite, bis(2,6-di-tert-butyl-4-methyl
  • TPP triphenylphosphine
  • Irgafos® 168 tris(2,4-di-tert-butylphenyl) phosphite) and tris(nonylphenyl) phosphite or mixtures thereof.
  • phenolic antioxidants such as alkylated monophenols, alkylated thioalkylphenols, hydroquinones and alkylated hydroquinones can be used.
  • Irganox® 1010 penentaerythritol-3-(4-hydroxy-3,5-di-tert-butylphenyl)propionate; CAS: 6683-19-8
  • Irganox 1076 ® 2,6-di-tert-butyl-4-(octadecanoxycarbonylethyl)phenol
  • the phosphine compounds according to the invention are used together with a phosphite or a phenolic antioxidant or a mixture of the two latter compounds.
  • the thermal stabilizers are used in amounts of 0.00% by weight - 0.20% by weight, preferably 0.01% by weight - 0.10% by weight, more preferably from 0.01% by weight to 0.05% by weight, and more preferably from 0.015% to 0.040% by weight.
  • phosphate-based processing stabilizers may be included in the substrate layer.
  • the phosphate preferably has the following structure (8) where R1 to R3 can be H, the same or different linear, branched or cyclic alkyl radicals. C1-C13 alkyl radicals are particularly preferred.
  • C1-C18-alkyl represents, for example, methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, sec-butyl, tert-butyl, n-pentyl, 1-methylbutyl, 2-methylbutyl, 3-methylbutyl, neo-pentyl, 1-ethylpropyl, cyclohexyl, cyclopentyl, n-hexyl, 1,1-dimethylpropyl, 1,2-dimethylpropyl, 1,2-dimethylpropyl, 1-methylpentyl, 2-methylpentyl, 3-methylpentyl, 4-methylpentyl, 1,1-dimethylbutyl, 1,2-dimethylbutyl, 1,3-dimethylbutyl, 2,2-dimethylbutyl, 2,3-dimethylbutyl, 3,3-dimethylbutyl, 1-ethylbutyl, 2-ethylbut
  • suitable alkyl phosphates are z.
  • B mono-, di- and trihexyl phosphate, triisoctyl phosphate and trinonyl phosphate.
  • Preferred is the alkyl phosphate Triisooctyl phosphate (tris-2-ethylhexyl phosphate) is used.
  • Mixtures of different mono-, di- and tri-alkyl phosphates can also be used.
  • the processing stabilizers used are present in amounts of less than 0.0500% by weight, preferably from 0.00005% to 0.05000% by weight, more preferably from 0.0002 to 0.0500% by weight more preferably from 0.0005% to 0.0300% by weight and in a very preferred case from 0.001% to 0.0120% by weight, based on the total weight of the composition.
  • phosphates of structure (8) and especially triphenylphosphine, is particularly preferred.
  • D) Optionally from 0.0% to 20.00% by weight, preferably from 0.05% to 10.00% by weight, more preferably from 0.10% to 1% by weight, 00% by weight, even more preferably 0.10% by weight to 0.50% by weight and very preferably 0.10% by weight to 0.30% by weight of at least one or more UV absorbers based on the total amount of UV absorbers; optionally from 0.00% to 20.00% by weight, preferably from 0.05% to 10.00% by weight, more preferably from 0.10% to 1.00% by weight %, even more preferably 0.10% by weight to 0.50% by weight and very particularly preferably 0.10% by weight to 0.30% by weight of at least one UV absorber.
  • Suitable UV absorbers are described, for example, in EP 1 308 084 A1 , in the DE 102007011069 A1 as well as in the DE 10311063 A1 ;
  • Particularly suitable ultraviolet absorbers are hydroxy-benzotriazoles, such as 2-(3',5'-bis-(1,1-dimethylbenzyl)-2'-hydroxy-phenyl)-benzotriazole (Tinuvin ® 234, Ciba Specialty Chemicals, Basel), 2-(2'-Hydroxy-5'-(tert.-octyl)-phenyl)-benzotriazole (Tinuvin ® 329, Ciba Specialty Chemicals, Basel), 2-(2'-hydroxy-3'-(2-butyl)- 5'-(tert-butyl)-phenyl)-benzotriazole (Tinuvin ® 350, Ciba Specialty Chemicals, Basel), bis-(3-(2H-benzotriazolyl
  • the base layer optionally contains 0.0% by weight to 5.0% by weight, preferably 0.01% by weight to 1.00% by weight, of at least one further additive.
  • the other additives are customary polymer additives, such as those in EP-A 0 839 623 , WO-A 96/15102 , EP-A 0 500 496 or " Plastics Additives Handbook", Hans Zweifel, 5th Edition 2000, Hanser Verlag, Münch en are described such as flame retardants, antistatic agents or flow improvers.
  • the components of the base layer already mentioned are expressly excluded in this context.
  • the base layer consists of bisphenol A-based polycarbonate containing only components A), B) and C).
  • At least one adhesion-promoting layer (primer layer) arranged on the base layer is arranged between the base layer and the top layer, the thickness of the primer layer being 0.3 to 8 ⁇ m, particularly preferably 1.1 to 4.0 ⁇ m.
  • an adhesion-promoting layer and a top layer are applied to both sides of the base layer.
  • the UV absorber in the top layer can be a UV absorber selected from the group mentioned under d), preferably with at least one UV absorber from the class of benzophenones, particularly preferably 4,6-dibenzoyl-2-(3-triethoxysilylpropyl )resorcinol, be.
  • UV absorbers are preferably contained in the top layer and in the primer layer—in contrast, the presence of the UV absorber in the base layer is optional.
  • the concentration of the UV absorber or the UV absorber mixture in the top layer is between 1 and 30% by weight, preferably between 5% by weight and 20% by weight.
  • the depth optics is achieved by a multi-layer body containing a substrate layer which contains the combination of dyes according to the invention, as well as a primer layer of a specific thickness and a scratch-resistant layer of polysiloxane lacquer. Only the combination of these components and properties makes it possible to achieve such an effect.
  • the desired outstanding weather resistance can only be achieved by using the special composition for the substrate layer a) in combination with the top layer b).
  • the multilayer bodies according to the invention are suitable, for example, for black screens which are intended for exterior applications in the motor vehicle sector.
  • These screens can e.g. include or frame glass elements such as (window) panes or sunroofs or headlights.
  • the pane area appears larger due to the black deep gloss finish, since the roof, such as a panorama roof, appears as a full glass look.
  • Decorative panels can also be made from this material.
  • intermediate pieces that optically connect glass units are meant.
  • spacers between the A and B pillars in the automotive sector. If necessary, stiffening ribs, assembly aids and areas for receiving the adhesive bead are molded onto the frame in order to enable correspondingly easy assembly.
  • thermoplastic material Since the frames are relatively large and have a complex geometry, the thermoplastic material must have sufficient flowability in order to be able to be processed into corresponding molded parts in the injection molding process, e.g.
  • the material is also suitable for frames or housings used in the electronics or multimedia sectors. Examples would be e.g. TV frames, laptop housings, lamp covers etc.
  • Suitable polycarbonates for the production of the plastic composition according to the invention are all known polycarbonates. These are homopolycarbonates, copolycarbonates and thermoplastic polyester carbonates.
  • the suitable polycarbonates preferably have average molecular weights M w from 10,000 to 50,000 g/mol, preferably from 14,000 to 40,000 g/mol and in particular from 16,000 to 32,000 g/mol, and very particularly preferably from 24,000 to 31,000 g/mol determined by gel permeation chromatography with polycarbonate calibration, the production of the polycarbonates preferably takes place using the phase interface method or the melt transesterification method, which are widely described in the literature.
  • melt transesterification process is, for example, in Encyclopedia of Polymer Science, Vol. 10 (1969 ), Chemistry and Physics of Polycarbonates, Polymer Reviews, H. Schnell, Vol. 9, John Wiley and Sons, Inc. (1964 ) and in the patent specifications DE-B 10 31 512 and US-B 6,228,973 described.
  • the polycarbonates are preferably prepared by reactions of bisphenol compounds with carbonic acid compounds, in particular phosgene, or with diphenyl carbonate or dimethyl carbonate in the melt transesterification process.
  • the polycarbonates can be linear or branched. Mixtures of branched and unbranched polycarbonates can also be used.
  • Suitable branching agents for polycarbonates are known from the literature and are described, for example, in the patent specifications US-B 4 185 009 and DE 25 00 092 A1 (3,3-bis-(4-hydroxyaryl-oxindoles according to the invention, see entire document in each case), DE 42 40 313 A1 (see p. 3, line 33 to 55), DE 19 943 642 A1 (see p. 5, line 25 to 34) and US-B 5 367 044 and in literature cited therein.
  • polycarbonates used can also be intrinsically branched, in which case no branching agent is added during the production of the polycarbonate.
  • intrinsic branches are so-called Fries structures, as they are for melt polycarbonates in the EP 1 506 249 A1 are revealed.
  • chain breakers can be used in polycarbonate production.
  • Preferred chain terminators are phenols such as phenol, alkylphenols such as cresol and 4-tert-butylphenol, chlorophenol, bromophenol, cumylphenol or mixtures thereof.
  • the production of the polymer composition for the base layer according to the invention containing the abovementioned components is carried out using standard incorporation methods by combining, mixing and homogenizing, with the homogenization in particular preferably taking place in the melt under the action of shearing forces. If necessary, the bringing together and mixing takes place before the melt is homogenized using powder premixes.
  • premixes which have been produced from solutions of the mixture components in suitable solvents, with the solution being homogenized if necessary and the solvent then being removed.
  • composition according to the invention can be introduced here by known methods such as, inter alia, as a masterbatch.
  • the use of masterbatches as well as powder mixtures or compacted premixes is particularly suitable for introducing the components mentioned above.
  • all of the aforementioned components can optionally be premixed.
  • premixes of the components are also possible.
  • the aforementioned component premixes are preferably made up with the pulverulent polymer component in such a way that the overall volumes are easy to handle.
  • the abovementioned components can be mixed to form a masterbatch, the mixing preferably taking place in the melt under the action of shearing forces (for example in a kneader or twin-screw extruder).
  • shearing forces for example in a kneader or twin-screw extruder.
  • the thermoplastic plastic is preferably chosen as the polymer matrix, which also represents the main component of the final overall polymer composition.
  • composition in conventional devices such as screw extruders (for example twin-screw extruder, ZSK), kneaders, Brabender or Banbury mills are brought together, mixed, homogenized and then extruded. After extrusion, the extrudate can be cooled and chopped up. Individual components can also be premixed and the remaining starting materials can then be added individually and/or also mixed.
  • the polymer compositions according to the invention can be processed into products or moldings by, for example, first extruding the polymer compositions into granules as described and then processing these granules in a known manner using suitable methods to give various products or moldings.
  • compositions according to the invention can be converted into products, shaped bodies or shaped objects, for example by hot pressing, spinning, blow molding, deep drawing, extrusion or injection molding. Injection molding or injection compression molding is preferred here.
  • Injection molding processes are known to those skilled in the art and, for example, in " Injection Molding Manual”, Friedrich Johannnaber/Walter Michaeli, Kunststoff; Vienna: Hanser, 2001, ISBN 3-446-15632-1 or " Instructions for the construction of injection molding tools", Menges/Michaeli/Mohren, Kunststoff; Vienna: Hanser, 1999, ISBN 3-446-21258-2 described.
  • the coating can be produced using various methods. For example, various vapor deposition methods, e.g. electron beam processes, resistance heating and plasma deposition or various sputtering methods such as high-frequency sputtering, magnetron sputtering, ion beam sputtering, etc., ion plating using DC, RF, HCD methods, reactive ion plating, etc or chemical vapor deposition.
  • various vapor deposition methods e.g. electron beam processes, resistance heating and plasma deposition or various sputtering methods such as high-frequency sputtering, magnetron sputtering, ion beam sputtering, etc., ion plating using DC, RF, HCD methods, reactive ion plating, etc or chemical vapor deposition.
  • various methods are known for producing a scratch-resistant coating on plastic articles.
  • epoxy, acrylic, polysiloxane, colloidal silica gel, or inorganic/organic (hybrid systems) based paints can be used. These systems can be applied, for example, by dipping, spin coating, spraying, or flow coating. Curing can take place thermally or by means of UV radiation. Single or multi-layer systems can be used.
  • the scratch-resistant coating can, for example, directly or after preparing the substrate surface with a Primer to be applied.
  • a scratch-resistant coating can be applied using plasma-assisted polymerization processes, for example using an SiO 2 plasma.
  • Anti-fog or anti-reflective coatings can also be produced using plasma processes. It is also possible to apply a scratch-resistant coating to the resulting molding using certain injection molding processes, such as back-injection molding of surface-treated films.
  • Various additives such as, for example, UV absorbers derived, for example, from triazoles or triazines, can be present in the scratch-resistant layer.
  • IR absorbers of an organic or inorganic nature can be present. These additives can be contained in the scratch-resistant coating itself or in the primer layer.
  • the thickness of the scratch-resistant layer is 1-20 ⁇ m, preferably 2-15 ⁇ m. Below 1 ⁇ m, the resistance of the scratch-resistant layer is insufficient. Cracks in the paint appear more frequently above 20 ⁇ m.
  • a primer containing UV absorbers is preferably used for polycarbonates in order to improve the adhesion of the scratch-resistant lacquer.
  • the primer can contain other stabilizers such as HALS systems (stabilizers based on sterically hindered amines), adhesion promoters, flow aids.
  • HALS systems stabilizers based on sterically hindered amines
  • adhesion promoters flow aids.
  • the respective resin can be selected from a variety of materials and is, for example, in Ullmann's Encylopedia of Industrial Chemistry, 5th Edition, Vol. A18, pp. 368-426, VCH, Weinheim 1991 described. Polyacrylates, polyurethanes, phenol-based, melamine-based, epoxy and alkyd systems or mixtures of these systems can be used.
  • the resin is usually dissolved in suitable solvents - often in alcohols.
  • curing can occur at room temperature or at elevated temperatures. Temperatures between 50 °C and 130 °C are preferred - often after a large part of the solvent has been briefly removed at room temperature.
  • Commercially available systems include the SHP470, SHP470FT and SHP401 from Momentive Performance Materials. Such coatings are, for example, in US6350512B1 , US5869185 , EP1308084 , WO 2006/108520 described.
  • Scratch-resistant coatings are preferably made up of siloxanes and preferably contain UV absorbers. They are preferably applied using immersion or flow processes. Curing takes place at temperatures of 50 °C - 130 °C.
  • Commercially available systems are e.g. AS4000, SHC5020 and AS4700 ( CAS: 857052-28-9 ) by Momentive Performance Materials. Such systems are e.g US5041313 , UK 3121385 , US5391795 , WO 2008/109072 described. These materials are usually synthesized by condensation of alkoxy and/or alkyl alkoxy silanes with acid or base catalysis. Optionally, nanoparticles can be incorporated.
  • Preferred solvents are alcohols such as butanol, isopropanol, methanol, ethanol and mixtures thereof.
  • One-component hybrid systems can be used instead of primer/scratch-resistant coating combinations. These are e.g. in EP0570165 or WO 2008/071363 or DE 2804283 described. Commercially available hybrid systems are available, for example, under the names PHC587 or UVHC 3000 from Momentive Performance Materials.
  • the primer used is an adhesion-promoting UV protective primer based on polymethyl methacrylate containing 1-methoxy-2-propanol and diacetone alcohol as solvent and a UV absorber combination containing dibenzoylresorcinol and a traizine derivative.
  • the topcoat is particularly preferably a polysiloxane topcoat made from a sol-gel condensate of methyltrimethylsilane with silica sol containing a silylated UV absorber.
  • the UV absorber in the primer layer is preferably a UV absorber selected from the group mentioned under d), preferably from the class of biphenyltriazines, particularly preferably 2-[2-hydroxy-4-[(octyloxycarbonyl)ethylideneoxy]phenyl-4, 6-di(4-phenyl)phenyl-1,3,5-triazine.
  • the concentration of the UV absorber or the UV absorber mixture in the primer layer is between 5% by weight and 50% by weight, preferably between 15% by weight and 40% by weight.
  • the paint is applied using the flow method, since it leads to coated parts with a high optical quality.
  • the flow coating process can be carried out manually with a hose or a suitable coating head or automatically in a continuous flow using flow coating robots and, if necessary, slot nozzles.
  • the components can be coated either hanging or stored in a corresponding goods carrier.
  • the part to be coated is hung or placed on a suitable goods carrier.
  • the coating can also be carried out by hand.
  • the liquid primer or paint solution to be layered is poured lengthwise over the panel, starting from the upper edge of the small part, while at the same time the starting point of the paint on the panel is guided from left to right across the width of the panel.
  • the painted panels are hung vertically on a clamp and flashed off and hardened according to the respective manufacturer's specifications.
  • the multilayer bodies according to the invention can be used with particular preference as frames for pane modules for automobiles, rail vehicles and aircraft. Other frame parts are also preferred.
  • melt volume rate is determined according to ISO 1133 (at 300° C.; 1.2 kg).
  • the transmission measurements were carried out on a Lambda 900 spectrophotometer from Perkin Elmer with a photometer sphere in accordance with ISO 13468-2 (i.e. determination of the total transmission by measuring the diffuse transmission and direct transmission).
  • the artificial weathering with xenon exposure is carried out according to the ASTM G 155 standard in a CI 5000 xenon weatherometer from Atlas. Two borosilicate filters were used as UV filters. The irradiance is 0.75 W/m 2 /nm at 340 nm. The black standard temperature is 80°C, the sample chamber temperature is 40°C. The samples are sprinkled with water for 18 min every 120 min, with the light also remaining switched on during the sprinkling phase. The aforementioned weathering process is called Xe-Wom 0.75W in the following.
  • the product SHP470FT Momentive Performance Materials Inc. Wilton, CT USA
  • the product AS 4700 Momentive Performance Materials Inc. Wilton, CT USA
  • the coating took place in a climate-controlled coating room under the respective specifications of the paint manufacturer at 23 to 25 ° C and 40 to 48% rel. humidity.
  • test specimens were cleaned with so-called iso-cloths ( LymSat® from LymTech Scientific; saturated with 70% isopropanol and 30% deionized water), rinsed with isopropanol, dried in air for 30 minutes and blown off with ionized air.
  • iso-cloths LymSat® from LymTech Scientific; saturated with 70% isopropanol and 30% deionized water
  • the test specimens are coated by hand using the flow coating method.
  • the primer solution is poured lengthwise over the board, starting from the upper edge of the small part, while at the same time the starting point of the primer on the board is moved from left to right across the width of the board.
  • the primed panel was hung vertically on a clamp and flashed off until dust-dry in accordance with the respective manufacturer's instructions and cured in a convection oven (aired off at room temperature for 30 minutes and cured at 125° C. for 30 minutes). After cooling to room temperature, the primed surface was coated with AS 4700. After airing until dust-dry, curing took place for 60 minutes at 130° C. in a convection oven.
  • the thickness of the primer layer and the thickness of the top coat can affect the weathering properties.
  • the primer layer thickness for the following examples should be in the range 1.2-4.0 ⁇ m and the thickness of the top coat should be between 4.0 and 8.0 ⁇ m.
  • thermoplastic polymer compositions by compounding:
  • the polymer composition was compounded on a twin-screw extruder from KraussMaffei Berstorff, TYPE ZE25, at a barrel temperature of 260° C. or a melt temperature of 270° C. and a speed of 100 rpm at a throughput of 10 kg/h with the Examples given amounts of components.
  • the granules are dried in vacuo at 120° C. for 3 hours and then on an Arburg 370 injection molding machine with a 25 injection unit at a melt temperature of 300° C. and a mold temperature of 90° C. to give color sample plates measuring 60 mm x 40 mm x 3.2 mm) processed.
  • PC1 is compounded with 0.1% by weight Macrolex Violet 3R and 0.1% by weight Macrolex Green 5B as described above.
  • the color sample plates described above are produced and painted and weathered as described.
  • PC1 is compounded with 0.08% by weight Blackpearls as described above.
  • the color sample plates described above are produced and painted and weathered as described.
  • PC1 is compounded with 0.16% by weight Blackpearls as described above.
  • the color sample plates described above are produced and painted and weathered as described.
  • Example 1 (according to the invention)
  • Example 2 (comparison)
  • Example 3 (comparison) light transmission 0% 0% 0% 0% Findings after 5000 h Xe-WOM 0.75 W weathering No defects No defects cracks; incipient delamination of the paint layer Findings after 6000 h Xe-WOM 0.75 W weathering No defects Extensive delamination of the paint layer Extensive delamination of the paint layer
  • the multi-layer body according to the invention has a significantly higher resistance to weathering than the multi-layer bodies which correspond to the prior art.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft dunkle Mehrschichtkörper aus Polycarbonat, die sich durch eine hohe Bewitterungsstabilität auszeichnen. Diese Mehrschichtkörper weisen ferner einen glasartigen Tiefenglanzeffekt auf. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren sowie Zusammensetzungen zur Herstellung dieser Mehrschichtkörper.
  • Die Mehrschichtkörper sind bevorzugt aus Polycarbonat bzw. Polycarbonatblends aufgebaut. Die Polycarbonatblends können weitere Polymerisate, wie z.B. Elastomere bzw. Pfropfpolymerisate oder weitere Thermoplaste, wie z.B. Polyester enthalten.
  • Besonders bevorzugte Blendpartner sind z.B. kautschukmodifizierte Vinyl(co)polymerisate wie beispielsweise ABS-Polymerisate (Emulsions-, Masse- und Suspensions-ABS), wie sie z.B. in der DE-OS 2 035 390 (= US-PS 3 644 574 ) oder in der DE-OS 2 248 242 (= GB-PS 1 409 275 ) bzw. in Ullmanns, Enzyklopädie der Technischen Chemie, Bd. 19 (1980), S. 280 ff. beschrieben sind. Ferner sind als Blendpartner Polyester wie Polyethylenterephthalat oder Polybutylenterephthalat insbesondere geeignet.
  • Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung der erfindungsgemäßen Mehrschichtkörper als Blenden für Fahrzeugteile oder als Rahmenteile für Multimediagehäuse.
  • Bislang fehlte es an Mehrschichtsystemen, insbesondere Mehrschichtkunstoffformteile, aus Polycarbonat, welche sich durch eine glasartige Optik auszeichnen. Diese Mehrschichtkörper sind insbesondere für Fahrzeug-Außenteile geeignet. Sie müssen über eine ausgezeichnete Oberflächenqualität, einen Tiefenglanzeffekt aber auch über eine ausgezeichnete Bewitterungsstabilität verfügen. Zu den Anwendungen zählen unter anderem Rahmenteile für Verscheibungen aus Glas wie z.B. Schiebedächer. Aufgrund der hohen Lebensdauer von Kraftfahrzeugen kommt es dabei insbesondere im Bereich hochpreisiger Automobile darauf an, daß der gewünschte qualitativ hochwertige Farbeindruck - hier der besonders schwarze Tiefenglanzeffekt - des Materials über den Zeitraum der Nutzungsdauer ohne nennenswerte Einbußen erhalten bleibt.
  • Diese Mehrschichtkörper bieten für den Einsatz im Fahrzeugbereich viele Vorteile gegenüber herkömmlichen Materialien wie z.B. Glas. Hierzu zählen z.B. erhöhte Bruchsicherheit und/oder Gewichtsersparnis, die im Fall von Automobilen eine höhere Insassensicherheit bei Verkehrsunfällen und einen niedrigeren Kraftstoffverbrauch ermöglichen. Schließlich lassen Werkstoffe, die thermoplastische Polymere enthalten, aufgrund der einfacheren Formbarkeit eine wesentlich größere Designfreiheit zu.
  • Kfz-Außenteile, welche im Kraftfahrzeug-, Schienenfahrzeug- und Luftfahrzeug- bzw. im Infrastrukturbereich eingesetzt werden, müssen zudem eine lange Lebensdauer aufweisen und dürfen während dieser nicht verspröden. Darüber hinaus sollen sich Farbe und Glanzeffekt über die Lebensdauer nicht oder nur geringfügig verändern. Ferner müssen die thermoplastischen Teile über eine ausreichende Kratzfestigkeit verfügen.
  • Aufgrund der hohen geforderten Lebensdauer und aufgrund der hohen Oberflächengüte und des Tiefenglanzeffekts wird als Material häufig Glas eingesetzt. Glas ist unempfindlich gegen UV-Strahlung, weist eine geringe Kratzempfindlichkeit auf und verändert die mechanischen Eigenschaften über lange Zeiträume nicht. Da als Pigmente anorganische Oxide, wie z.B. Eisenoxid, eingesetzt werden, verändern sich die Farbeigenschaften auch über lange Zeiträume praktisch nicht. Die Verwendung dieser Pigmente in thermoplastischen Materialien ist allerdings nicht möglich, da sie zu Abbau der entsprechenden Matrix führt.
  • Dennoch besteht aufgrund der oben geschilderten Vorteile von Kunststoffen der Bedarf an Materialien, die sowohl die guten physikalischen Eigenschaften von Thermoplasten als auch die hohe Oberflächenqualität wie auch den gewünschten Tiefenglanzeffekt entsprechend schwarzeingefärbter Gläser aufweisen.
  • Unter den transparenten thermoplastischen Kunststoffen sind zum Beispiel Polymere basierend auf Polycarbonat und Polymethylmethacrylat (PMMA) besonders gut für die Verwendung als Außenteile für Kfz-Anwendungen geeignet. Aufgrund der hohen Zähigkeit besitzt insbesondere Polycarbonat ein sehr gutes Eigenschaftsprofil für derartige Einsatzzwecke.
  • Um die Langlebigkeit von thermoplastischen Materialien zu verbessern, ist es bekannt, diese mit UV-Schutz und/oder Kratzfestbeschichtungen zu versehen. Darüber hinaus ist eine große Anzahl von Farbmitteln bekannt, die eine hohe Lichtechtheit aufweisen.
  • EP1865027 A1 offenbart Mehrschichtkörper mit einer transparenten Substratschicht, die ein thermoplastisches Polymer, und zwar Polycarbonat, sowie ein auf Anthrachinon basierendes Farbmittel umfassen. Die Menge an Farbmittel in der Polycarbonat-Zusammensetzung beträgt nicht mehr als 1 Gew.-Teil, bevorzugt nicht mehr als 0.1 Gew.-Teile, basierend auf 100 Gewichtsteilen der Zusammensetzung. Das Dokument betrifft keine opaken Substratschichten.
  • Um ein tiefes Schwarz für thermoplastische Bauteile zu erzielen, wird nach dem Stand der Technik insbesondere Ruß eingesetzt. Vor allem wird nanaoskaliger Ruß eingesetzt, um die Oberflächenqualität nicht negativ zu beeinflussen. Es ist zudem bekannt, zusätzlich Farbmittel einzusetzen, um den Schwarzeindruck zu modifizieren oder zu verbessern. Allerdings bleibt Ruß häufig der Hauptbestandteil der Rezeptur, da dieser in allen Bereichen des sichtbaren Spektrums eine hohe und gleichmäßige Absorption aufweist. Zudem absorbiert Ruß auch im UV-Bereich und stellt damit ein wirksames UV-Schutzmittel dar.
  • Es wurde allerdings gefunden, dass sich bei Mehrschichtkörpern, insbesondere bei Mehrschichtkörpern, welche mit einer Siloxanlackschicht versehen sind, Ruß-haltige Systeme ungünstig auf die Bewitterungseigenschaften auswirken. Der Fachmann würde allerdings erwarten, dass Ruß aufgrund seiner UV-absorbierenden Eigenschaften die Bewitterungseigenschaften verbessert. Dies ist auch bekannt und im Stand der Technik beschrieben - z.B. in "Weatherability of Thermoplastic Piping" (www.plasicpipe.org) oder in "Plastic Piping Systems", David, A. Chasis, Industrial Press Inc. New York 1988. Durch die Zugabe von Ruß wird die Lebensdauer thermoplastischer Materialien sowohl in Außenbewitterungen als auch in künstlichen Bewitterungen signifikant verbessert.
  • So war es höchst überraschend, dass sich bei Mehrschichtkörpern aus Polycarbonat Ruß-haltige Farbmischungen negativ auf die Bewitterungseigenschaften auswirken.
  • Die Lebensdauer von Mehrschichtkörpern kann durch spezielle, erfindungsgemäße Rezepturen, welche frei von Ruß sind, signifikant erhöht werden.
  • Die im Stand der Technik beschriebenen thermoplastischen Zusammensetzungen auf Ruß-Basis sind nur unzureichend geeignet, wenn eine außerordentlich hohe Bewitterungsstabilität mit hoher Oberflächengüte und hohem Tiefenglanzeffekt sowie eine Klavierlackoptik erforderlich ist. Insbesondere für tiefschwarze Bauteile mit einer Klavierlack-artigen Oberfläche für Außenanwendungen, welche zudem hohe Anforderungen bezüglich der Bewitterungsperformance erfüllen müssen, bietet der Stand der Technik keine Lösungsmöglichkeiten.
  • In WO2012007501 wird ein Prozess zur optimalen Einarbeitung von Ruß beschrieben, um geringe Oberflächenstörungen zu erreichen. Bauteile, die nach diesem Prozess gefertigt werden, weisen allerdings nicht die geforderte Bewitterungsstabilität auf.
  • Auch mittels nanoskaliger oder feinteiliger Kohlenstoffmodifikationen wie z.B. Kohlenstoffnanoröhren, wie in WO 2009030357 beschrieben, oder Graphit, wie in JP 2003073557 gezeigt, kann eine hochglänzende Oberfläche erreicht werden. Jedoch wird über die Stab- bzw. Plättchen-artige Form der Teilchen dem Spritzgusskörper eine gewisse Oberflächenrauhigkeit aufgeprägt, welche unerwünscht ist.
  • Es ist bekannt, schwarze Bauteile bzw. dunkel eingefärbte Bauteile über Polymerzusammensetzungen, welche bestimmte Farbmittel enthalten, herzustellen.
  • So beschreibt US 6355723 dunkel eingefärbte Polymerzusammensetzungen mit einem Glanzeffekt. Diese eignen sich vor allem zur Metallisierung.
  • JP 60188450 beschreibt dunkel eingefärbte Formmassen, welche eine niedrige Transmission im visuellen und eine hohe Transmission im IR-Bereich aufweisen.
  • Keines dieser Dokumente beschreibt Mehrschichtkörper, die die erfindungsgemäß geforderte hohe Bewitterungsstabilität aufweisen, bzw. gibt Hinweise zur Lösung der vorliegenden Aufgabe.
  • Schwarze Bauteile mit Klavierlackoptik bestehend aus speziellen Polycarbonat-Polyestermischungen sind in JP2011111589 beschrieben. Allerdings werden andere Zusammensetzungen beschrieben im Vergleich zur vorliegenden Erfindung. Die JP2011111589 gibt keinerlei Informationen bezüglich der Witterungsstabilität dieser Zusammensetzungen und beschreibt auch keine Mehrschichtkörper.
  • Schwarze Formmassen mit hoher Bewitterungsstabilität und guten Oberflächeneigenschaften werden in JP 2005314461 oder in JP 11106518 beschrieben, die bestimmte Ruß-Gehalte aufweisen. Allerdings konnte im Rahmen der vorliegenden Erfindung gezeigt werden, dass derartige Zusammensetzungen in Bezug auf Mehrschichtkörper nicht die geforderte hohe Bewitterungsstabilität besitzen. Zudem beziehen sich die Zusammensetzungen auf spezielle Blends, die nicht Gegenstand der vorliegenden Anmeldung sind.
  • Kautschuk-haltige Systeme weisen allgemein eine andere Bewitterungsstabilität im Vergleich zu Polycarbonat auf.
  • Um die oben beschriebenen Nachteile zu umgehen, die durch Zusatz von Ruß oder anderen Kohlenstoffmodifikationen in Polymerzusammensetzungen hervorgerufen werden, können lösliche Farbstoffe eingesetzt werden, um einen hohen Oberflächenglanz - eine Art Klavierlackoptik - zu erzielen. Nachteilig an dieser Lösung ist allerdings, dass die Farbstoffe in einer relativ hohen Konzentration eingesetzt werden müssen, was im Lackierprozess der Bauteile zu Problemen führt, da sich die in hoher Konzentration vorhandenen Farbstoffe durch die Lacklösemittel leicht aus der Oberfläche des Formteils herauslösen. Dadurch färbt sich die Lackierlösung nach und nach an. Deshalb ist es wichtig, niedrige Konzentrationen löslicher Farbstoffe einzuhalten.
  • Ein weiterer Nachteil bei Nutzung organischer Farbstoffe stellt das Ausbleichen durch UV-Bestrahlung dar, so dass sich der Farbeindruck mit der Zeit verändert.
  • Es bestand daher die Aufgabe, einen schwarzen Mehrschichtkörper mit einer Lichttransmission (Ty) von weniger als 1,0%, bevorzugt weniger als 0,5%, weiter bevorzugt weniger als 0,2%, noch weiter bevorzugt weniger 0,1 % und besonders bevorzugt 0,0 %, aus einem thermoplastischen Material - vorzugsweise aus Polycarbonat - zu entwickeln, welches eine herausragende Oberflächengüte mit hohem Tiefenglanz, klavierlackartigem Schwarzeindruck mit hoher Bewitterungsfestigkeit verbindet und sich für Rahmenteile im Kfz-Bereich oder für Multimediagehäuse, wie z.B. Fernsehrahmen o. ä., welche einer UV-Belastung ausgesetzt werden, geeignet sind.
  • Überraschenderweise konnte die Aufgabe durch spezielle Mehrschichtkunstoffformteile, welche ein Substratmaterial mit speziellen Farbmitteln enthalten und eine UV- und Kratzfestbeschichtung aufweisen, gelöst werden. Es zeigte sich, dass sich nur ganz bestimmte Farbmittelmischungen in Kombination mit einer speziellen transparenten Lackschicht eignen, um den gewünschten Tiefenglanzeffekt und die gewünschte Bewitterungsstabilität zu erreichen. Dies war umso überraschender, da Farbmittel eingesetzt werden, die in transparenten Einstellungen eine ungenügende Bewitterungsperformance aufweisen
  • Ein derartiger Formkörper zeigt in einer Xe-Bewitterung nach ASTM G155 (0,75 W /m2 nm bei 340 nm) keine Verfärbung und keine Defekte in der Lackschicht nach 5000 Stunden, bevorzugt nach 6000 h Bewitterungszeit.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Mehrschichtstruktur und ein Verfahren zu deren Herstellung gemäß den vorliegenden Ansprüchen 1 bis 12.
  • Der erfindungsgemäße Mehrschichtkörper umfasst:
    1. a) mindestens eine Substratschicht enthaltend Polycarbonat,
    2. b) mindestens auf einer Seite der Substratschicht eine Deckschicht, dadurch gekennzeichnet, dass
    a1) die Substratschicht weiterhin enthält: eine Kombination von Farbmitteln der Struktur (1C) mit mindestens einem Farbmittel der Strukturen (1H), (1G), (1D) oder (2), die weiter hinten in der Beschreibung offenbart werden;
    • wobei die Farbmittel jeweils in Konzentrationen von 0,02 bis 0,2 Gew.-% eingesetzt werden,
    • a2) 0,01 Gew.-% bis 1,00 Gew.-% ein oder mehrere Entformer auf Basis eines Fettsäureesters und
    • die Deckschicht aus einer Beschichtung auf Polysiloxanbasis oder Polyacrylatbasis oder Polyurethanacrylatbasis besteht und mindestens einen UV-Absorber enthält und eine Schichtdicke von 2 - 15µm aufweist.
  • In einer besonderen Ausführungsform besteht die Substratschicht a) aus einem Polycarbonatblend enthaltend Polycarbonat und kautschukmodifizierte Vinyl(co)polymerisate, wie beispielsweise ABS-Polymerisate, oder Polyester, wie Polyethylenterephthalat oder Polybutylenterephthalat. Insbesondere bevorzugt ist ein Polycarbonat mit einer Schmelzvolumenrate von 6 bis 35 cm3/(10 min), bevorzugt 6 cm3/(10 min) bis 25 cm3/(10 min), insbesondere bevorzugt 9 bis 21 cm3/(10 min), nach ISO 1133 (bei 300 °C und 1,2 kg Belastung).
  • Bevorzugt weist die Substratschicht a) eine Lichttransmission von weniger als 1,0%, bevorzugt weniger als 0,5%, weiter bevorzugt weniger als 0,2%, noch weiter bevorzugt weniger 0,1 % und besonders bevorzugt 0,0 % auf.
  • Die Substratschicht a) enthält neben dem thermoplastischen Polymer, daß sich zu den übrigen Komponenten zu 100 Gew.-% addiert, folgende Komponenten (A) bis (D):
    A) mindestens eine Kombination von Farbmitteln der Struktur (1C) mit mindestens einem Farbmittel der Strukturen (1H), (1G), (1D) oder (2).
  • Der erfindungsgemäße Anthrachinon-basierte Farbmittel mit der Struktur (2) ist:
    Figure imgb0001
  • Farbmittel der Struktur (2) sind z.B. unter Solvent Red 52 bekannt und unter dem Handelsnamen Macrolex Rot 5B bei Lanxess AG erhältlich.
  • Anthrachinon-basierte Farbmittel der Struktur (1C), (1H), (1G) und (1D) sind:
    Figure imgb0002
  • Die Farbmittel der Struktur (1C) sind z.B. unter dem Handelsnamen Macrolex Grün 5B bei der Firma Lanxess AG erhältlich.
    Figure imgb0003
  • Farbmittel der Formel (1D) sind z.B. unter dem Handelsnamen Macrolex Violet B bei der Firma Lanxess AG erhältlich.
    Figure imgb0004
  • Die Farbmittel der Formel (1G) sind z.B. unter dem Handelsnamen Macrolex Grün G bei der Firma Lanxess AG erhältlich.
    Figure imgb0005
  • Die Farbmittel der Formel (1H) sind z.B. unter dem Handelsnamen Macrolex Violet 3R bei der Firma Lanxess AG erhältlich.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Substratschicht frei von Ruß. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Substratschicht frei von Perinon-basierten Farbstoffen (z.B. Struktur 3).
  • Die Farbmittel werden jeweils in Konzentrationen von 0,02 bis 0,2 Gew.-% bevorzugt von 0,05 bis 0,15 und insbesondere bevorzugt von 0,08 bis 0,13 Gew.-% eingesetzt. Die Dicke des jeweiligen Extrudats oder Spritzgusskörpers beträgt dabei 0,01 mm bis 10 mm, bevorzugt 0,1 bis 9 mm, insbesondere bevorzugt 1 bis 8 mm und ganz besonders bevorzugt 2 bis 6 mm.
  • B) Die Substratschichtschicht enthält Entformungsmittel auf Basis eines Fettsäureesters, bevorzugt eines Stearinsäureesters, insbesondere bevorzugt auf Pentaerythritbasis.
  • In einer besonderen Ausführungsform werden Pentaerythrittetrastearat (PETS) und/oder Glycerinmonostearat (GMS) eingesetzt.
  • Es werden 0,01 Gew.-% bis 1,0 Gew.-%, bevorzugt 0,01 Gew.-% bis 0,50 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,05 Gew.-% bis 0,40 Gew.-% ein oder mehrere Entformer eingesetzt.
  • C) Die Basisschicht enthält optional einen Thermostabilisator. In einer bevorzugten Ausführungsform enthält die Polymerzusammensetzung der Basisschicht mindestens einen Thermo- bzw. Verarbeitungsstabilisator.
  • Bevorzugt geeignet sind Phosphite und Phosphonite sowie Phosphine. Beispiele sind Triphenylphosphit, Diphenylalkylphosphit, Phenyldialkylphosphit, Tris(nonylphenyl)-phosphit, Trilaurylphosphit, Trioctadecyl phosphit, Distearylpentaerythritoldiphosphit, Tris(2,4-di-tert-butylphenyl)phosphit, Diisodecylpentaerythritoldiphosphit, Bis(2,4-di-tert-butylphenyl)pentaerythritoldiphosphit, Bis(2,4-di- cumylphenyl)pentaerythritol diphosphit, Bis(2,6-di-tert-butyl-4-methylphenyl)pentaerythritoldiphosphit, Diisodecyloxypentaerythritoldiphosphit, Bis(2,4-di-tert-butyl-6-methylphenyl)- pentaerythritoldiphosphit, Bis(2,4,6-tris(tert-butylphenyl)pentaerythritoldiphosphit, Tristea-rylsorbitoltriphosphit, Tetrakis(2,4-di-tert-butylphenyl)-4,4'-biphenylen diphosphonit, 6-Isooctyloxy-2,4,8,10-tetra-tert-butyl-12H-dibenz[d,g]-1,3,2-dioxaphosphocin, Bis(2,4-di-tert-butyl-6-methylphenyl)methylphosphit, Bis(2,4-di-tert-butyl-6-methylphenyl)ethylphosphit, 6-Fluoro-2,4,8,10-tetra-tert-butyl-12-methyl-dibenz[d,g]-1 ,3,2-dioxaphosphocin, 2,2',2"-Nitrilo-[triethyltris(3,3',5,5'-tetra-tert-butyl-1,1'-biphenyl-2,2'-diyl)phosphit], 2-Ethylhexyl(3,3',5,5'-tetra-tert-butyl-1,1'-biphenyl-2,2'-diyl)phosphit, 5-Butyl-5-ethyl-2-(2,4,6-tri-tert-butylphenoxy)-1,3,2-dioxaphosphiran, Bis(2,6-di-ter-butyl-4-methylphenyl)pentaerythritol-diphosphit, Triphenylphosphin (TPP), Trialkylphenylphosphin, Bisdiphenylphosphino-ethan oder ein Trinaphthylphosphin. Insbesondere bevorzugt werden Triphenylphosphin (TPP), Irgafos® 168 (Tris(2,4-di-tert-butyl-phenyl)-phosphit) und Tris(nonylphenyl)phosphit oder deren Mischungen eingesetzt. Ferner können phenolische Antioxidantien wie alkylierte Monophenole, alkylierte Thioalkylphenole, Hydrochinone und alkylierte Hydrochinone eingesetzt werden. Besonders bevorzugt werden Irganox® 1010 (Pentaerythrit- 3-(4-hydroxy-3,5-di-tert-butylphenyl)propionat; CAS: 6683-19-8) und Irganox 1076® (2,6-Di-tert-butyl-4-(octadecanoxycarbonylethyl)phenol) eingesetzt.
  • In einer speziellen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden die erfindungsgemäßen Phosphinverbindungen gemeinsam mit einem Phosphit oder einem phenolischen Antioxidans oder einer Mischung aus den beiden letztgenannten Verbindungen eingesetzt.
  • Die Thermostabilisatoren werden in Mengen von 0,00 Gew.-%- 0,20 Gew.-%, bevorzugt 0,01 Gew.-% - 0,10 Gew.-%, weiter bevorzugt von 0,01 Gew.-% bis 0,05 Gew.-%, und besonders bevorzugt von 0,015 Gew.-% bis 0,040 Gew.-% eingesetzt.
  • Ferner können Verarbeitungstabilisatoren auf Phosphatbasis in der Substratschicht enthalten sein. Das Phosphat hat dabei bevorzugt die folgende Struktur (8)
    Figure imgb0006
     wobei R1 bis R3 H, gleiche oder unterschiedliche lineare, verzweigte oder zyklische Alkylreste sein können. Besonders bevorzugt sind C1-C13 Alkylreste. C1-C18-Alkyl steht beispielsweise für Methyl, Ethyl, n-Propyl, iso-Propyl, n-Butyl, sec.-Butyl, tert.-Butyl, n-Pentyl, 1-Methylbutyl, 2-Methylbutyl, 3-Methylbutyl, neo-Pentyl, 1-Ethylpropyl, Cyclohexyl, Cyclopentyl, n-Hexyl, 1,1-Dimethylpropyl, 1,2-Dimethylpropyl, 1,2-Dimethylpropyl, 1-Methylpentyl, 2-Methylpentyl, 3-Methylpentyl, 4-Methylpentyl, 1,1-Dimethylbutyl, 1,2-Dimethylbutyl, 1,3-Dimethylbutyl, 2,2-Dimethylbutyl, 2,3-Dimethylbutyl, 3,3-Dimethylbutyl, 1-Ethylbutyl, 2-Ethylbutyl, 1,1,2-Trimethylpropyl, 1,2,2-Trimethylpropyl, 1-Ethyl-1-methylpropyl, 1-Ethyl-2-methylpropyl oder 1-Ethyl-2-methylpropyl, n-Heptyl und n-Octyl, Pinakyl, Adamantyl, die isomeren Menthyle, n-Nonyl, n-Decyl, n-Dodecyl, n-Tridecyl, n-Tetradecyl, n-Hexadecyl oder n-Octadecyl.
  • Erfindungsgemäß geeignete Alkylphosphate sind z. B. Mono-, Di- und Trihexylphosphat, Triisoctylphosphat und Trinonylphosphat. Bevorzugt wird als Alkylphosphat Triisooctylphosphat (Tris-2-ethyl-hexyl-phosphat) verwendet. Es können auch Mischungen aus verschiedenen Mono-, Di- und Trialkylphosphaten verwendet werden.
  • Die verwendeten Verarbeitungsstabilisatoren werden in Mengen von weniger als 0,0500 Gew.-%, bevorzugt von 0,00005 Gew.-% bis 0,05000 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,0002 bis 0,0500 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt von 0,0005 Gew.-% bis 0,0300 Gew.-% und in einem sehr bevorzugtem Fall von 0,001 Gew.-% bis 0,0120 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, eingesetzt.
  • In der Substratschicht ist die Verwendung von Phosphaten der Struktur (8) und insbesondere von Triphenylphosphin insbesondere bevorzugt.
  • D) Optional 0,0 Gew.-% bis 20,00 Gew.-%, bevorzugt von 0,05 Gew.-% bis 10,00 Gew.-%, weiter bevorzugt von 0,10 Gew.-% bis 1,00 Gew.-%, noch weiter bevorzugt 0,10 Gew.-% bis 0,50 Gew.-% sowie ganz besonders bevorzugt 0,10 Gew.-% bis 0,30 Gew.-% mindestens ein oder mehrere UV-Absorber bezogen auf die Gesamtmenge an UV-Absorbern; optional 0,00 Gew.-% bis 20,00 Gew.-%, bevorzugt von 0,05 Gew.-% bis 10,00 Gew.-%, weiter bevorzugt von 0,10 Gew.-% bis 1,00 Gew.-%, noch weiter bevorzugt 0,10 Gew.-% bis 0,50 Gew.-% sowie ganz besonders bevorzugt 0,10 Gew.-% bis 0,30 Gew.-% mindestens eines UV-Absorbers.
  • Geeignete UV-Absorber sind beispielsweise beschrieben in der EP 1 308 084 A1 , in der DE 102007011069 A1 sowie in der DE 10311063 A1 ; Besonders geeignete Ultraviolett-Absorber sind Hydroxy-Benzotriazole, wie 2-(3',5'-Bis-(1,1-dimethylbenzyl)-2'-hydroxy-phenyl)-benzotriazol (Tinuvin® 234, Ciba Spezialitätenchemie, Basel), 2-(2'-Hydroxy-5'-(tert.-octyl)-phenyl)-benzotriazol (Tinuvin® 329, Ciba Spezialitätenchemie, Basel), 2-(2'-Hydroxy-3'-(2-butyl)-5'-(tert.butyl)-phenyl)-benzotriazol (Tinuvin® 350, Ciba Spezialitätenchemie, Basel), Bis-(3-(2H-benztriazolyl)-2-hydroxy-5-tert.-octyl)methan, (Tinuvin® 360, Ciba Spezialitätenchemie, Basel), (2-(4,6-diphenyl-1,3,5-triazin-2-yl)-5-(hexyloxy)-phenol (Tinuvin® 1577, Ciba Spezialitätenchemie, Basel), sowie der Benzophenone 2,4-Dihydroxy-benzophenon (Chimasorb® 22 , Ciba Spezialitätenchemie, Basel) und 2-Hydroxy-4-(octyloxy)-benzophenon (Chimassorb® 81, Ciba, Basel), 2-Propenoic acid, 2-cyano-3,3-diphenyl-, 2,2-bis[[(2-cyano-1-oxo-3,3-diphenyl-2-propenyl)oxy]-methyl]-1,3-propanediyl ester (9CI) (Uvinul® 3030, BASF AG Ludwigshafen), 2-[2-hydroxy-4-(2-ethylhexyl)oxy]phenyl-4,6-di(4-phenyl)phenyl-1,3,5-triazine (CGX UVA 006, Ciba Spezialitätenchemie, Basel) oder Tetra-ethyl-2,2'-(1,4-phenylene-dimethylidene)-bismalonate (Hostavin® B-Cap, Clariant AG). Es können auch Mischungen dieser Ultraviolett-Absorber eingesetzt werden
  • Optional enthält die Basisschicht 0,0 Gew.-% bis 5,0 Gew.-%, bevorzugt 0,01 Gew.-% bis 1,00 Gew.-% mindestens eines weiteren Additivs. Bei den weiteren Additiven handelt es sich um übliche Polymeradditive, wie z.B. die in EP-A 0 839 623 , WO-A 96/15102 , EP-A 0 500 496 oder "Plastics Additives Handbook", Hans Zweifel, 5th Edition 2000, Hanser Verlag, München beschrieben sind wie z.B. Flammschutzmittel, Antistatika oder Fließverbesserer. Die bereits genannten Komponenten der Basisschicht sind in diesem Zusammenhang ausdrücklich ausgenommen.
  • Die obigen Mengenangaben beziehen sich jeweils auf die gesamte Polymer-Zusammensetzung.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform besteht die Basisschicht aus Bisphenol A-basierten Polycarbonat enthaltend lediglich die Komponenten A), B) und C).
  • Deckschicht b)
    Die Deckschicht b) besteht aus einer Beschichtung auf Polysiloxanbasis oder Polyacrylatbasis oder Polyurethanacrylatbasis, bevorzugt auf Polysiloxanbasis, enthaltend
    1. i. mindestens einen UV-Absorber,
    wobei
    ii. die Dicke der Deckschicht von 2 bis 15 µm, insbesondere bevorzugt von 4,0 bis 12,0 µm, beträgt.
  • In einer weiter bevorzugten Ausführungsform ist mindestens eine auf der Basisschicht angeordnete haftvermittelnde Schicht (Primerschicht) zwischen der Basisschicht und der Deckschicht angeordnet, wobei die Dicke der Primerschicht 0,3 bis 8 µm, insbesondere bevorzugt 1,1 bis 4,0 µm, beträgt.
  • In einer noch weiter bevorzugten Ausführungsform ist auf beiden Seiten der Basisschicht eine haftvermittelnde Schicht sowie eine Deckschicht aufgetragen.
  • Der UV-Absorber in der Deckschicht kann dabei ein UV-Absorber ausgewählt aus der Gruppe der unter d) genannten, bevorzugt mit mindestens einem UV-Absorber aus der Klasse der Benzophenone, insbesondere bevorzugt 4,6-Dibenzoyl-2-(3-triethoxysilylpropyl)resorcin, sein.
  • Bevorzugt sind UV-Absorber in der Deckschicht und in der Primerschicht enthalten - in der Basischicht ist die Anwesenheit des UV-Absorbers dagegen optional.
  • Die Konzentration des UV-Absorbers oder des UV-Absorbergemischs in der Deckschicht liegt zwischen 1 und 30 Gew.-%, bevorzugt zwischen 5 Gew.-% und 20 Gew.-%.
  • Die Tiefenoptik wird durch einen Mehrschichtkörper enthaltend eine Substratschicht, welche die erfindungsgemäße Kombination der Farbstoffe enthält, sowie mit einer Primerschicht spezieller Dicke und einer Kratzfestschicht aus Polysiloxanlack erreicht. Nur die Kombination dieser Komponenten und Eigenschaften macht es möglich, einen derartigen Effekt zu erzielen.
  • Nur durch die Verwendung der speziellen Zusammensetzung für die Substratschicht a) in Kombination mit der Deckschicht b) lässt sich die gewünschte hervorragende Witterungsfestigkeit erreichen.
  • Die erfindungsgemäßen Mehrschichtkörper sind z.B. für schwarze Blenden, welche für Außenanwendungen im Kfz-Bereich vorgesehen sind, geeignet. Diese Blenden können z.B. Glaselemente wie (Fenster-)Scheiben bzw. Schiebedächer oder Scheinwerfer umfassen bzw. einrahmen. Durch die schwarze Tiefenglanzoptik wirkt der Scheibenbereich vergrößert, da das Dach, wie z.B. ein Panoramadach, als Vollglasoptik erscheint. Auch Zierblenden können aus diesem Material gefertigt werden. Ferner sind Zwischenstücke, die Glaseinheiten optisch verbinden, gemeint. Ebenso Zwischenstücke zwischen A- und B-Säule im Automobilbereich. An dem Rahmen sind ggf. Versteifungsrippen, Montagehilfen und Bereiche zur Aufnahme der Kleberaupe angespritzt, um eine entsprechende leichte Montage zu ermöglichen. Ferner kann eine spezielle Formgebung, wie eine spezielle 3-dimensionale Form vorhanden sein. Da die Rahmen relativ groß sind und eine komplexe Geometrie aufweisen, muss das thermoplastische Material eine ausreichende Fließfähigkeit aufweisen, um im Spritzgußprozess, wie z.B. speziell dem Spritzprägeverfahren, zu entsprechenden Formkörpern verarbeitet werden zu können.
  • Das Material ist auch für Rahmen oder Gehäuse, welche im Elektro- oder Multimedia-Bereich eingesetzt werden, geeignet. Beispiele wären hier z.B. Fernsehrahmen, Laptopgehäuse, Lampenabdeckungen etc.
  • Geeignete Polycarbonate für die Herstellung der erfindungsgemäßen Kunststoffzusammensetzung sind alle bekannten Polycarbonate. Dies sind Homopolycarbonate, Copolycarbonate und thermoplastische Polyestercarbonate.
  • Die geeigneten Polycarbonate haben bevorzugt mittlere Molekulargewichte M w von 10.000 bis 50.000 g/mol, vorzugsweise von 14.000 bis 40.000 g/mol und insbesondere von 16.000 bis 32.000 g/mol, und ganz besonders bevorzugt von 24.000 bis 31.000 g/mol ermittelt durch Gelpermeationschromatographie mit Polycarbonateichung, Die Herstellung der Polycarbonate erfolgt vorzugsweise nach dem Phasengrenzflächenverfahren oder dem Schmelze-Umesterungsverfahren, welche mannigfaltig in der Literatur beschrieben werden.
  • Zum Phasengrenzflächenverfahren sei beispielhaft auf H. Schnell, "Chemistry and Physics of Polycarbonates", Polymer Reviews, Vol. 9, Interscience Publishers, New York 1964 S. 33 ff., auf Polymer Reviews, Vol. 10, "Condensation Polymers by Interfacial and Solution Methods", Paul W. Morgan, Interscience Publishers, New York 1965, Kap. VIII, S. 325, auf Dres. U. Grigo, K. Kircher und P. R- Müller "Polycarbonate" in Becker/Braun, Kunststoff-Handbuch, Band 3/1, Polycarbonate, Polyacetale, Polyester, Celluloseester, Carl Hanser Verlag München, Wien 1992, S. 118-145 sowie auf EP 0 517 044 A1 verwiesen.
  • Das Schmelze-Umesterungsverfahren ist beispielsweise in der Encyclopedia of Polymer Science, Vol. 10 (1969), Chemistry and Physics of Polycarbonates, Polymer Reviews, H. Schnell, Vol. 9, John Wiley and Sons, Inc. (1964) sowie in den Patentschriften DE-B 10 31 512 und US-B 6 228 973 beschrieben.
  • Die Polycarbonate werden bevorzugt durch Reaktionen von Bisphenolverbindungen mit Kohlensäureverbindungen, insbesondere Phosgen, oder beim Schmelzeumesterungsprozess mit Diphenylcarbonat bzw. Dimethylcarbonat dargestellt.
  • Hierbei sind Homopolycarbonate auf Basis Bisphenol-A und Copolycarbonate auf der Basis der Monomere Bisphenol-A und 1,1-Bis-(4-hydroxyphenyl)-3,3,5-trimethylcyclohexan besonders bevorzugt.
  • Diese und weitere Bisphenol- bzw. Diolverbindungen, die sich für die Polycarbonatsynthese einsetzen lassen, sind unter anderem offenbart in WO 2008037364 A1 (s.7, Z. 21 bis s. 10, Z. 5) , EP 1 582 549 A1 ([0018] bis [0034]), WO 2002026862 A1 (S. 2, Z. 20 bis S. 5, Z. 14), WO 2005113639 A1 (S. 2, Z.1 bis S. 7, Z. 20).
  • Die Polycarbonate können linear oder verzweigt sein. Es können auch Mischungen aus verzweigten und unverzweigten Polycarbonaten eingesetzt werden.
  • Geeignete Verzweiger für Polycarbonate sind aus der Literatur bekannt und beispielsweise beschrieben in den Patentschriften US-B 4 185 009 und DE 25 00 092 A1 (erfindungsgemäße 3,3-bis-(4-hydroxyaryl-oxindole, s. jeweils gesamtes Dokument), DE 42 40 313 A1 (s. S. 3, Z. 33 bis 55), DE 19 943 642 A1 (s. S. 5, Z. 25 bis 34) und US-B 5 367 044 sowie in hierin zitierter Literatur.
  • Darüber hinaus können die verwendeten Polycarbonate auch intrinsisch verzweigt sein, wobei hier kein Verzweiger im Rahmen der Polycarbonatherstellung zugegeben wird. Ein Beispiel für intrinsische Verzweigungen sind so genannte Fries-Strukturen, wie sie für Schmelzepolycarbonate in der EP 1 506 249 A1 offenbart sind.
  • Zudem können bei der Polycarbonat-Herstellung Kettenabbrecher eingesetzt werden. Als Kettenabbrecher werden bevorzugt Phenole wie Phenol, Alkylphenole wie Kresol und 4-tert.-Butylphenol, Chlorphenol, Bromphenol, Cumylphenol oder deren Mischungen verwendet.
  • Die Herstellung der Polymer-Zusammensetzung für die erfindungsgemäße Basisschicht enthaltend die oben genannten Komponenten erfolgt mit gängigen Einarbeitungsverfahren durch Zusammenführung, Vermischen und Homogenisieren, wobei insbesondere die Homogenisierung bevorzugt in der Schmelze unter Einwirkung von Scherkräften stattfindet. Gegebenenfalls erfolgt das Zusammenführen und Vermischen vor der Schmelzehomogenisierung unter Verwendung von Pulvervormischungen.
  • Es können auch Vormischungen verwendet werden, die aus Lösungen der Mischungskomponenten in geeigneten Lösungsmitteln, wobei gegebenenfalls in Lösung homogenisiert wird und das Lösungsmittel anschließend entfernt wird, hergestellt worden sind.
  • Insbesondere können hierbei die Komponenten der erfindungsgemäßen Zusammensetzung durch bekannte Verfahren wie unter anderem als Masterbatch eingebracht werden.
  • Die Verwendung von Masterbatchen sowie von Pulvermischungen oder kompaktierten Vormischungen ist insbesondere zum Einbringen der oben genannten Komponenten geeignet. Hierbei können wahlweise alle vorgenannten Komponenten vorgemischt werden. Alternativ sind aber auch Vormischungen der Komponenten möglich. In allen Fällen werden für eine bessere Dosierbarkeit bei der Herstellung der thermoplastischen Polymer-Zusammensetzungen die vorgenanten Komponenten-Vormischungen bevorzugt mit der pulverförmiger Polymerkomponente so aufgefüllt, dass gut handhabbare Gesamtvolumina entstehen.
  • In einer besonderen Ausführungsform können die oben genannten Komponenten zu einem Masterbatch vermischt werden, wobei die Vermischung bevorzugt in der Schmelze unter Einwirkung von Scherkräften (zum Beispiel in einem Kneter oder Zweischneckenextruder) stattfindet. Dieses Verfahren bietet den Vorteil, daß die Komponenten besser in der Polymermatrix verteilt werden. Zur Herstellung des Masterbatches wird als Polymermatrix bevorzugt der thermoplastische Kunststoff gewählt, der auch die Hauptkomponente der letztlichen Polymer-Gesamtzusammensetzung darstellt.
  • In diesem Zusammenhang kann die Zusammensetzung in üblichen Vorrichtungen wie Schneckenextrudern (zum Beispiel Zweischneckenextruder, ZSK), Knetern, Brabender- oder Banbury-Mühlen zusammengeführt, vermischt, homogenisiert und anschließend extrudiert werden. Nach der Extrusion kann das Extrudat abgekühlt und zerkleinert werden. Es können auch einzelne Komponenten vorgemischt werden und dann die restlichen Ausgangsstoffe einzeln und/oder ebenfalls gemischt hinzugegeben werden.
  • In einem zweiten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von bewitterungsstabilen Mehrschichtkunststoffformteilen mit Tiefenganzoptik aus folgenden Schritten:
    1. 1. Herstellung eines Substratmaterials enthaltend Polycarbonat mit einem MVR von 7 cm3/(10 min) bis 25 cm3/(10 min), bevorzugt 9 bis 21 cm3/(10 min) nach ISO 1133 bei 300 °C und 1,2 kg Belastung, enthaltend eine Kombination von Farbmitteln der Struktur (1C) mit mindestens einem Farbmittel der Strukturen (1H), (1G), (1D) oder (2), wobei die Farbmittel jeweils in Konzentrationen von 0,02 bis 0,2 Gew.-% eingesetzt werden,
      • a2) 0,01 Gew.-% bis 1,00 Gew.-% ein oder mehrere Entformer auf Basis eines Fettsäureesters; sowie optional
      • a3) mindestens einen Thermostabilisator,
      • a4) mindestens einen Verarbeitungsstabilisator,
      • a5) mindestens einen UV-Absorber, und
      • a6) mindestens ein weiteres Additiv;
    2. 2. Herstellung eines Formteils in spezieller Rahmengeometrie im Spritzgußverfahren oder Spritzprägeverfahren.
    3. 3. Beschichtung des Formteils im Flutverfahren mit einer Primerlöung enthaltend
      1. a) organisches Bindematerial, das eine Haftvermittlung zwischen PC und einem polysiloxanbasierten Lack ermöglicht,
      2. b) mindestens einen UV-Absorber,
      3. c) ein Lösemittel auf Alkoholbasis.
      Ablüften des Bauteils für 10 - 60 min bei Raumtemperatur und Härtung für 5 min bis 60 min bei 100 - 135 °C.
    4. 4. Beschichtung des Formteils mit einem Siloxanlack im Flutverfahren enthaltend
      • a) Siliciumorganische Verbindungen der Formel RnSiX4-n mit n von 1 bis 4, wobei R für aliphatische C1- bis C10-Reste, bevorzugt Methyl-, Ethyl-, Propyl-, Isopropyl-, Butyl-, und Isobutyl-, sowie Arylreste, bevorzugt Phenyl, und substituierte Arylreste steht und X für H, aliphatische C1- bis C10-Reste, bevorzugt Methyl-, Ethyl-, Propyl-, Isopropyl-, Butyl-, und Isobutyl-, sowie Arylreste, bevorzugt Phenyl, substituierte Arylreste, für OH, Cl steht oder partielle Kondensate derselben, b) anorganische feinteilige Verbindung, bevorzugt SiO2.
      • c) ein Lösemittel auf Alkoholbasis,
      • d) mindestens einen UV-Absorber.
  • Ablüften des Bauteils für 10 - 60 min bei Raumtemperatur und Härtung für 10 min bis 120 min bei 100 - 140 °C.
  • Die erfindungsgemäßen Polymer-Zusammensetzungen können zu Erzeugnissen oder Formkörpern verarbeitet werden, indem man beispielsweise die Polymer-Zusammensetzungen zunächst wie beschrieben zu Granulat extrudiert und dieses Granulat durch geeignete Verfahren zu verschiedenen Erzeugnissen oder Formkörpern in bekannter Weise verarbeitet.
  • Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen können in diesem Zusammenhang beispielsweise durch Heißpressen, Spinnen, Blasformen, Tiefziehen, Extrudieren oder Spritzgießen in Erzeugnisse, Formkörper oder geformte Gegenstände überführt werden. Bevorzugt ist hierbei das Spritzgießen oder Spritzprägen.
  • Spritzgießverfahren sind dem Fachmann bekannt und beispielsweise im "Handbuch Spritzgiessen", Friedrich Johannnaber/Walter Michaeli, München; Wien: Hanser, 2001, ISBN 3-446-15632-1 oder "Anleitung zum Bau von Spritzgiesswerkzeugen", Menges/Michaeli/Mohren, München; Wien: Hanser, 1999, ISBN 3-446-21258-2 beschrieben.
  • Extrusionsverfahren sind dem Fachmann bekannt und beispielsweise für die Coextrusion unter anderem beschrieben in EP-A 0 110 221 , EP-A 0 110 238 und EP-A 0 716 919 . Für Details des Adapter- und Düsenverfahrens siehe Johannaber/Ast:"Kunststoff- Maschinenführer", Hanser Verlag, 2000 und in Gesellschaft Kunststofftechnik: "Coextrudierte Folien und Platten: Zukunftsperspektiven, Anforderungen, Anlagen und Herstellung, Qualitätssicherung", VDI-Verlag, 1990.
  • Die Herstellung der Beschichtung, kann über verschiedene Methoden erfolgen. Beispielsweise kann über verschiedene Methoden des Aufdampfens, z.B. über Elektronenstrahlverfahren, Widerstandserhitzung sowie über Plasmaabscheidung oder verschiedene Sputtermethoden wie Hochfrequenz-Sputtern, Magnetron-Sputtern, Ionenstrahl-Sputtern usw., Ionenplattieren mittels DC-, RF-, HCD-Methoden, Reaktiv-Ionenplattieren usw. oder chemischer Gasphasenabscheidung eine Beschichtung erfolgen.
  • Neben dem oben genannten bevorzugten Verfahren sind also verschiedene Methoden bekannt, um eine Kratzfestbeschichtung auf Kunststoffartikeln herzustellen. Beispielsweise können Epoxy-, Acryl-, Polysiloxan-, kolloidales Kieselgel-, oder anorganisch/organisch (Hybridsysteme) basierte Lacke verwendet werden. Diese Systeme können beispielsweise über Tauchverfahren, Spincoating, Sprühverfahren, oder Fließbeschichtung aufgebracht werden. Die Aushärtung kann thermisch oder mittels UV-Bestrahlung erfolgen. Es können Ein- oder Mehrschichtsysteme verwendet werden. Die Kratzfestbeschichtung kann z.B. direkt oder nach Vorbereitung der Substratoberfläche mit einer Grundierung (Primer) aufgetragen werden. Ferner kann eine Kratzfestbeschichtung über Plasmagestützte Polymerisationsverfahren aufgebracht werden, z.B. über ein SiO2-Plasma. Antibeschlags- oder Antireflex-Beschichtungen können ebenfalls über Plasmaverfahren hergestellt werden. Weiterhin ist es möglich, über bestimmte Spritzgussverfahren, wie z.B. das Hinterspritzen von oberflächenbehandelten Folien, eine Kratzfestbeschichtung auf den resultierenden Formkörper aufzubringen. In der Kratzfestschicht können verschiedene Additive, wie z.B. UV-Absorber, abgeleitet z.B. von Triazolen oder Triazinen, vorhanden sein. Ferner können IR-Absorber organischer oder anorganischer Natur enthalten sein. Diese Additive können im Kratzfestlack selbst oder in der Primerschicht enthalten sein. Die Dicke der Kratzfestschicht beträgt 1 - 20 µm, bevorzugt 2 - 15 µm. Unterhalb von 1 µm ist die Beständigkeit der Kratzfestschicht ungenügend. Oberhalb von 20 µm treten häufiger Risse im Lack auf.
  • Für Polycarbonate wird bevorzugt ein UV-Absorber enthaltener Primer eingesetzt, um die Haftung des Kratzfestlackes zu verbessern. Der Primer kann weitere Stabilisatoren wie z.B. HALS-Systeme (Stabilisatoren auf Basis sterisch gehinderter Amine), Haftvermittler, Fließhilfsmittel enthalten. Das jeweilige Harz kann aus einer Vielzahl von Materialien ausgewählt werden und ist z.B. in Ullmann's Encylopedia of Industrial Chemistry, 5th Edition, Vol. A18, pp. 368-426, VCH, Weinheim 1991 beschrieben. Es können Polyacrylate, Polyurethane, Phenol-basierte, Melaminbasierte, Epoxy- und Alkyd-Systeme oder Mischungen dieser Systeme eingesetzt werden. Das Harz wird meist in geeigneten Lösemitteln gelöst - häufig in Alkoholen. Abhängig vom gewählten Harz kann die Aushärtung bei Raumtemperatur oder bei erhöhten Temperaturen erfolgen. Bevorzugt werden Temperaturen zwischen 50 °C und 130 °C eingesetzt - häufig nachdem ein Großteil des Lösemittels kurzzeitig bei Raumtemperatur entfernt wurde. Kommerziell erhältliche Systeme sind z.B. SHP470, SHP470FT und SHP401 der Firma Momentive Performance Materials. Derartige Beschichtungen sind z.B. in US 6350512 B1 , US 5869185 , EP 1308084 , WO 2006/108520 beschrieben.
  • Kratzfest-Lacke (Hard-Coat) sind bevorzugt aus Siloxanen aufgebaut und enthalten bevorzugt UV-Absorber. Sie werden bevorzugt über Tauch- oder Fließverfahren aufgebracht. Die Aushärtung erfolgt bei Temperaturen von 50 °C - 130 °C. Kommerziell erhältliche Systeme sind z.B. AS4000, SHC5020 und AS4700 (CAS: 857052-28-9) von Momentive Performance Materials. Derartige Systeme sind z.B. in US 5041313 , DE 3121385 , US 5391795 , WO 2008/109072 beschrieben. Die Synthese dieser Materialien erfolgt meist über Kondensation von Alkoxy- und/oder Alkylalkoxysilanen unter Säure- oder Basenkatalyse. Optional können Nanopartikel eingearbeitet werden. Bevorzugte Lösemittel sind Alkohole wie Butanol, Isopropanol, Methanol, Ethanol und deren Mischungen.
  • Anstatt von Primer / Kratzfestbeschichtungs-Kombinationen können Einkomponenten-Hybrid-Systeme eingesetzt werden. Diese sind z.B. in EP0570165 oder WO 2008/071363 oder DE 2804283 beschrieben. Kommerziell erhältliche Hybrid-Systeme sind z.B. unter den Namen PHC587 oder UVHC 3000 von Momentive Performance Materials erhältlich.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird als Primer ein haftvermittelnder UV-Schutzprimer auf Basis von Polymethylmethacrylat enthaltend 1-Methoxy-2-propanol und Diacetonalkohol als Lösemittel und eine UV-Absorberkombination enthaltend Dibenzoylresorcin und ein Traizinderivat verwendet. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Decklack insbesondere bevorzugt ein Polysiloxandecklack aus einem Sol-Gel Kondensat aus Methyltrimethylsilan mit Kieselsol enthaltend einen silylierten UV-Absorber.
  • Der UV-Absorber in der Primerschicht ist bevorzugt UV-Absorber ausgewählt aus der Gruppe der unter d) genannten, bevorzugt aus der Klasse der Biphenyltriazine, insbesondere bevorzugt 2-[2-Hydroxy-4-[(octyloxycarbonyl)ethylidenoxy]phenyl-4,6-di(4-phenyl)phenyl-1,3,5-triazin.
  • Die Konzentration des UV-Absorbers oder des UV-Absorbergemischs in der Primerschicht liegt zwischen 5 Gew.-% und 50 Gew.-%, bevorzugt zwischen 15 Gew.-% und 40 Gew.-%.
  • In einem besonders bevorzugten Verfahren erfolgt die Applikation des Lackes über das Flutverfahren, da es zu beschichteten Teilen mit hoher optischer Qualität führt.
  • Das Flutverfahren kann manuell mit Schlauch oder geeignetem Beschichtungskopf oder automatisch im Durchlauf über Flutlackierroboter- und gegebenenfalls Schlitzdüsen erfolgen.
  • Hierbei können die Bauteile sowohl hängend als auch in einem entsprechenden Warenträger gelagert beschichtet werden.
  • Bei größeren und/oder 3D-Bauteilen wird das zu beschichtende Teil in einen geeigneten Warenträger eingehängt oder aufgesetzt.
  • Bei Kleinteilen kann die Beschichtung auch per Hand durchgeführt werden. Hierbei wird die zu schichtende flüssige Primer- oder Lacklösung ausgehend von der oberen Kante des Kleinteiles in Längsrichtung über die Platte gegossen, während gleichzeitig der Ansatzpunkt des Lackes auf der Platte von links nach rechts über die Plattenbreite geführt wird. Die lackierten Platten werden senkrecht an einer Klammer hängend nach den jeweiligen Herstellervorgaben abgelüftet und gehärtet.
  • Die erfindungsgemäßen Mehrschichtkörper lassen sich besonders bevorzugt als Rahmen für Scheiben-Modulen für Automobile, Schienen- und Luftfahrzeuge einsetzen. Auch andere Rahmenteile sind bevorzugt.
    • Beispiele
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben, wobei die hier beschriebenen Bestimmungsmethoden für alle korrespondierenden Größen in der vorliegenden Erfindung zur Anwendung kommen, sofern nichts Gegenteiliges beschrieben worden ist.
    • Schmelzvolumenrate:
  • Die Bestimmung des Schmelzvolumenrate (MVR) erfolgt nach ISO 1133 (bei 300 °C; 1,2 kg).
    • Lichttransmission (Ty):
  • Die Transmissionsmessungen wurden an einem Lambda 900 Spektralphotometer der Firma Perkin Elmer mit Photometerkugel nach ISO 13468-2 durchgeführt (d.h. Bestimmung der Gesamttransmission durch Messung der diffusen Transmission und direkten Transmission).
  • Bewitterung:
    Die künstliche Bewitterung mit Xenon-Belichtung wird nach Norm ASTM G 155 in einem Xenon-Weatherometer CI 5000 der Firma Atlas durchgeführt. Als UV-Filter wurden zwei Borosilikatfilter verwendet. Die Einstrahlungsstärke beträgt 0.75 W/m2/nm bei 340 nm. Die Schwarzstandardtemperatur beträgt 80°C, die Probenraumtemperatur 40°C. Die Proben werden alle 120 min für 18 min beregnet, wobei die Belichtung auch während der Beregnungsphase eingeschaltet bleibt. Das vorgenannte Bewitterungsverfahren wird im folgenden Xe-Wom 0.75W genannt.
  • Materialien zur Herstellung der Probekörper:
    • Lineares Bisphenol-A-Polycarbonat mit Endgruppen basierend auf Phenol mit einem MVR von 12,5 cm3/10 min, gemessen bei 300 °C und 1,2 kg Belastung gemäß ISO 1033), enthaltend 0,025 Gew.-% Triphenylphosphin (CAS 603-35-0) und 0,40 Gew.-% Pentaerythrittetrastearat (CAS 115-83-3), nachfolgend mit PC1 bezeichnet.
    • Für die Vergleichsbeispiele wird als nanoskaliger Ruß -auch im Masterbatch - Black Pearls® 800 (CAS-No. 1333-86-4) (Partikelgröße ca. 17 nm) der Firma Cabot Corp. eingesetzt.
    • Für das erfindungsgemäße Beispiel wird das Farbmittel der Struktur (1H) Macrolex Violet 3R der Firma Lanxess AG eingesetzt.
    • Für das erfindungsgemäße Beispiel wird als Farbmittel der Struktur (1C) Macrolex Grün 5B der Firma Lanxess AG eingesetzt.
    Lackierung der Prüfkörper:
  • Als Primer wird das Produkt SHP470FT (Momentive Performance Materials Inc. Wilton, CT USA) verwendet. Als Schutzlack wird das Produkt AS 4700 (Momentive Performance Materials Inc. Wilton, CT USA) verwendet.
  • Die Beschichtung erfolgte in einem klimakontrollierten Beschichtungsraum unter den jeweiligen Vorgaben des Lackherstellers bei 23 bis 25°C und 40 bis 48% rel. Feuchte.
  • Die Prüfkörper wurden mit sogenannten Iso-Tüchern (LymSat® der Firma LymTech Scientific; gesättigt mit 70% Isopropanol und 30% deionisiertem Wasser) gereinigt, mit Isopropanol abgespült, 30 min an Luft getrocknet und mit ionisierter Luft abgeblasen.
  • Die Beschichtung der Probekörper erfolgt per Hand nach dem Flutverfahren. Hierbei wird die Primerlösung ausgehend von der oberen Kante des Kleinteiles in Längsrichtung über die Platte gegossen, während gleichzeitig der Ansatzpunkt des Primers auf der Platte von links nach rechts über die Plattenbreite geführt wird. Die geprimerte Platte wurde senkrecht an einer Klammer hängend nach den jeweiligen Herstellervorgaben bis zur Staubtrockene abgelüftet und im Umluftofen gehärtet (30 Minuten bei Raumtemperatur abgelüftet und 30 Minuten bei 125 °C gehärtet). Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur erfolgte die Beschichtung der geprimerten Fläche mit AS 4700. Nach der Ablüftung bis zur Staubtrockene erfolgte die Härtung 60 min bei 130°C im Umluftofen.
  • Die Primerschichtdicke und die Dicke des Topcoats können die Bewitterungseigenschaften beeinflussen.
  • Um eine ausreichende und vergleichbare Schutzwirkung gegen Bewitterung zu erreichen, soll die Primerschichtdicke für die nachfolgenden Beispiele im Bereich 1,2 - 4,0 µm und die Dicke des Topcoats zwischen 4,0 und 8,0 µm liegen.
    • Herstellung der thermoplastischen Polymer-Zusammensetzungen durch Compoundierung:
  • Die Compoundierung der Polymer-Zusammensetzung erfolgte auf einem Zweiwellenextruder der Firma KraussMaffei Berstorff, TYP ZE25, bei einer Gehäusetemperatur von 260°C bzw. einer Massetemperatur von 270°C und einer Drehzahl von 100 Upm bei einem Durchsatz von 10kg/h mit den in den Beispielen angegebenen Mengen an Komponenten.
  • Das Granulat wird bei 120 °C für 3 Stunden im Vakuum getrocknet und anschließend auf einer Spritzgussmaschine vom Typ Arburg 370 mit einer 25-Spritzeinheit bei einer Massetemperatur von 300°C und einer Werkzeugtemperatur von 90 °C zu Farbmusterplatten mit den Abmessungen 60 mm x 40 mm x 3,2 mm) verarbeitet.
    • Beispiel 1 (erfindungsgemäß)
  • PC1 wird mit 0,1 Gew.-% Macrolex Violet 3R und 0,1 Gew.-% Macrolex Grün 5B wie oben beschrieben compoundiert. Es werden die oben beschriebenen Farbmusterplatten hergestellt und wie beschrieben lackiert und bewittert.
    • Beispiel 2 (Vergleich)
  • PC1 wird mit 0,08 Gew-% Blackpearls wie oben beschrieben compoundiert. Es werden die oben beschriebenen Farbmusterplatten hergestellt und wie beschrieben lackiert und bewittert.
    • Beispiel 3 (Vergleich)
  • PC1 wird mit 0,16 Gew-% Blackpearls wie oben beschrieben compoundiert. Es werden die oben beschriebenen Farbmusterplatten hergestellt und wie beschrieben lackiert und bewittert.
    Beispiel 1 (erfindungsgemäß) Beispiel 2 (Vergleich) Beispiel 3 (Vergleich)
    Lichttransmission 0 % 0% 0%
    Befund nach 5000 h Xe-WOM 0,75 W Bewitterung Keine Defekte Keine Defekte Risse; beginnende Delamination der Lackschicht
    Befund nach 6000 h Xe-WOM 0,75 W Bewitterung Keine Defekte Großflächige Delamination der Lackschicht Großflächige Delamination der Lackschicht
  • Man erkennt, dass der erfindungsgemäße Mehrschichtkörper eine deutlich höhere Bewitterungsfestigkeit aufweist als die Mehrschichtkörper, welche dem Stand der Technik entsprechen.

Claims (12)

  1. Mehrschichtkörper mit hoher Bewitterungsstabilität umfassend
    a) eine Substratschicht, enthaltend Polycarbonat,
    b) mindestens auf einer Seite der Substratschicht eine Deckschicht,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    a1) die Substratschicht weiterhin enthält:
    eine Kombination von Farbmitteln der Struktur (1C)
    Figure imgb0007
    mit mindestens einem Farbmittel der Strukturen (1H), (1G), (1D) oder (2)
    Figure imgb0008
    Figure imgb0009
    Figure imgb0010
    Figure imgb0011
     wobei die Farbmittel jeweils in Konzentrationen von 0,02 bis 0,2 Gew.-% eingesetzt werden,
    a2) 0,01 Gew.-% bis 1,00 Gew.-% ein oder mehrere Entformer auf Basis eines Fettsäureesters und
    die Deckschicht aus einer Beschichtung auf Polysiloxanbasis oder Polyacrylatbasis oder Polyurethanacrylatbasis besteht und mindestens einen UV-Absorber enthält und eine Schichtdicke von 2 - 15µm aufweist.
  2. Mehrschichtkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Substratschicht frei von Ruß und Perinon-basierten Farbstoffen ist.
  3. Mehrschichtkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Substratschicht weiterhin folgende Komponenten enthält:
    a3) mindestens einen Thermostabilisator in einem Anteil von 0,00 Gew.-% - 0,20 Gew.-%,
    a4) mindestens einen Verarbeitungsstabilisator in einem positiven Anteil von weniger als 0,05 Gew.-%,
    a5) mindestens einen UV-Absorber in einem Anteil von 0,0 bis 20,0 Gew.-%,
    a6) mindestens ein weiteres Additiv in einem Anteil von 0,0 Gew.-% bis 5,0 Gew.-%.
  4. Mehrschichtkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Substratschicht weiterhin folgende Komponenten enthält:
    a3) mindestens einen Thermostabilisator in einem Anteil von 0,01 Gew.-% - 0,10 Gew.-%,
    a4) mindestens einen Verarbeitungsstabilisator in einem Anteil 0,00005 Gew.-% bis 0,05000 Gew.-%,
    a5) mindestens einen UV-Absorber in einem Anteil von 0,10 bis 1,00 Gew.-%,
    a6) mindestens ein weiteres Additiv in einem Anteil von 0,01 Gew.-% bis 1,00 Gew.-%.
  5. Mehrschichtkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das thermoplastische Polymer der Substratschicht ein Polycarbonat oder ein Polycarbonatblend, welches Vinyl(co)polymerisate oder Polyester enthält, ist.
  6. Mehrschichtkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Komponente a4) Triisooctylphosphat ist.
  7. Mehrschichtkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht eine Polysiloxanbasis aufweist.
  8. Mehrschichtkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht eine Dicke von 1,0 bis 12,0 µm aufweist.
  9. Mehrschichtkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf beiden Seiten der Substratschicht eine Deckschicht angeordnet ist.
  10. Mehrschichtkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Deckschicht und Substratschicht eine Primerschicht angeordnet ist.
  11. Mehrschichtkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Primerschicht eine Dicke von 0,3 µm bis 8,0 µm aufweist.
  12. Verfahren zur Herstellung eines Mehrschichtkörpers nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass es die folgenden Schritte umfasst:
    - Herstellung eines Substratmaterials, enthaltend Polycarbonat mit einem MVR von 7 cm3/(10 min) bis 25 cm3/(10 min) nach ISO 1133 bei 300 °C und 1,2 kg Belastung, enthaltend
    a1) eine Kombination von Farbmitteln der Struktur (1C)
    Figure imgb0012
     mit mindestens einem Farbmittel der Strukturen (1H), (1G), (1D) oder (2)
    Figure imgb0013
    Figure imgb0014
    Figure imgb0015
    Figure imgb0016
     wobei die Farbmittel jeweils in Konzentrationen von 0,02 bis 0,2 Gew.-% eingesetzt werden, a2) 0,01 Gew.-% bis 1,00 Gew.-% ein oder mehrere Entformer auf Basis eines Fettsäureesters sowie optional die Komponenten a3) bis a6);
    - Herstellung eines Formteils in spezieller Rahmengeometrie bei hohen Werkzeugtemperaturen;
    - Beschichtung des Formteils im Flutverfahren mit einer Primerlösung, enthaltend
    a) organisches Bindematerial, das eine Haftvermittlung zwischen Polycarbonat und einem polysiloxanbasierten Lack ermöglicht, und
    b) mindestens einen UV-Absorber,
    c) ein Lösemittel auf Alkoholbasis,
    - Ablüften des Bauteils für 10 - 60 min bei Raumtemperatur und Härtung für 5 min bis 60 min bei 100 - 135 °C,
    - Beschichtung des Formteils mit einem Siloxanlack im Flutverfahren, enthaltend
    a) siliciumorganische Verbindungen der Formel RnSi(OX)4-n mit n von 1 bis 4, wobei R für aliphatische C1- bis C10-Reste sowie Arylreste steht und X für H, aliphatische C1- bis C10-Reste sowie Arylreste steht, oder partielle Kondensate derselben,
    b) mindestens eine anorganische feinteilige Verbindung,
    c) ein Lösemittel auf Alkoholbasis,
    d) mindestens einen UV-Absorber;
    - Ablüften des Bauteils für 10 - 60 min bei Raumtemperatur und Härtung für 10 min bis 120 min bei 100 - 140 °C.
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